报警信息传输技术

第一节 报警信息传输技术概述　　社会化的安全防范系统不仅是社会治安综合治理的重要组成部分，是社会综合治理的主要信源之一，而且是公安部金盾工程的重要组成部分，是公安指挥中心的重要信源之一。它是维护国家安全、社会安定、人民群众生命财产安全及合法利益的重要手段。报警信息的传输作为安全防范系统的重要组成部分，主要完成前端报警信息以及各种控制信息的有效快速通信。报警信息传输系统的优劣，关系到安全防范系统的优劣，将直接影响报警信息的有效性、报警信息的快速处理以及公安部门的快速反应能力。 一、报警信息的分类 　　在安全防范系统中，报警信息主要由四部分组成：前端报警信息、语音信息、视频信息以及各种控制信息。 (一) 前端报警信息 　　　前端报警信息是报警系统的前端探测器产生的开关信号，即“0”和“1”的二进制信号，对于简单探测器直接发送该开关信号到报警控制器，主要用于星型拓扑结构的报警网络；在总线制报警系统中的报警探测器需对开关信号进行编码后，才发送给报警控制器，以便于报警控制器识别是哪一个探测器产生的报警信号。　　　报警信息的编码通常采用地址编码和报警编码两个码组构成报警信息编码的帧结构，如下表所示。其中地址编码用于确定前端探测器的位置，而报警编码用于确定报警类型，根据地址编码和报警编码的不同码字长度，构成不同的编码通信方式。如4+2、4+3等编码通信方式。

(二) 语音信息 　　　语音信息来自于麦克风或监听器的话音信号，主要用于对报警现场或监控现场的声音监控，目前大部分采用模拟信号传输，该话音信号的频率范围是30—3400Hz，如普通的模拟电话信号。若采用数字信号传输，需对模拟话音信号进行采样、量化、编码，生成数字信号后，再进行传输。通常采用8kHz的采样频率、8bit的量化和高级压缩编码技术，传输速率一般在10kbit／s左右。 (三) 视频信息 　　　视频信息来自于前端摄像机摄取的模拟视频信号，主要用于对监控现场的图像监控以及图像报警，通常采用模拟信号传输。视频信号通常是每秒25帧、每帧625行的隔行扫描信号，其频率范围是0—6MHz。若采用数字信号传输，采用12MHz的采样频率、8bit量化以及各种高级压缩编码技术，目前传输速率约在2Mbit/s以上。因此在安全防范系统的远距离数字图像传输中，通常采用非实时数字图像传输方式，以减小传输速度，如可视电话等。 (四) 各种控制信息 　　　控制信息包括系统自检信号、报警布撤防信号、摄像机的控制信号、云台的控制信号以及前端返回的回应信号，属于二进制编码信号。　　　控制信息的编码与报警信息的编码方式相似，它是由地址编码和控制编码两个码组构成控制信息编码的帧结构。其中地址编码用于确定前端控制器的位置，而控制编码用于确定控制方式，根据地址编码和控制编码的不同码字长度，构成不同的控制信息编码通信方式。 二、报警信息传输网络的拓扑结构 　　在安全防范系统中，传输网络的拓扑结构应根据系统的实际需要和传输信号进行选择。目前对于大型报警系统应采用总线式的拓扑结构，而对于小型的报警系统应采用分线制或星型制的拓扑结构。星型制拓扑结构具有前端和中心控制器简单的特点，对于每个前端探测器都需铺设单独的传输线路到中心控制器，传输信号仅仅是报警器输出的开关信号，系统调试和检修相对简单。如图4—1所示。但对于一个大型的报警系统，所需铺设线路庞大，系统造价昂贵，且不利于系统的扩展。

　　总线式的拓扑结构具有线路铺设少和易扩展的特点，对于一个系统只需一条总线就可以连接所有的前端探测器。中心控制器与前端探测器的信号传输需进行信号编码，以便于中心控制器识别每一个前端探测器。

　　目前，较为流行的安全防范报警系统中，采用分布式区域控制报警系统，其拓扑结构是：报警主干网采用总线式网络结构，用于连接每个区域的区域控制器，而每个区域控制器采用星型网络结构，用于连接每一个前端控制器。这样，既克服了总线式报警网络寻址时间长的缺点，又克服了星型报警网络布线多费用高的缺点。 三、报警信息传输系统的组成 　　报警信息传输主要由三大部分组成：发送设备、传输信道与接收设备。其主要任务是把报警信息和控制信号按规定速度，准确可靠地从发送端传送到目的地。系统的输入是来自发信源的数据。系统的基本组成如图4—3所示。

　　发信源是指消息产生的来源，并且将消息变换成电信号(通常称为基带信号，可分为模拟基带信号和数字基带信号)传送给发送设备。例如监听器、摄像机、前端报警探测器等。　　发送设备是对输入的基带信号进行一系列的变换处理，把输人信号变换为适合于信道传输的信号波形，以提高信号在传输过程中的抗干扰能力，保证信号在信道中能够可靠有效地传输。它具有很多内容，包括编码、调制、放大、滤波、发射等。并且根据信号和信道的不同，具有不同的组成和功能。发端设备功能的不同决定了信号传输方式的不同。如基带传输系统、模拟传输系统、数字传输系统等。　　信道是指从发送设备到接收设备之间的传输媒介，为传输信号提供传输通道。其种类很多，概括起来只有两种，即有线信道和无线信道。前者包括双绞线、对称电缆、同轴电缆和光纤；后者包括所有可以在空间传播的电磁波波段。　　噪声是指传输信号在信道传输过程中，叠加在信号上的各种干扰。信道中产生噪声的来源很多，而且也很分散，既有各种电子器件产生的噪声以及来自宇宙空间的各种噪声，也有各种电子干扰，如工业干扰、电台干扰、雷电等。　　接收设备的作用是完成与发送端相反的变换。信道输出的是带畸变的信号与干扰噪声的混合波形，接收设备对这种混合波形进行处理，从中恢复出数据，这一过程称为解调。通过解调所再生的数据，不可避免地包含着差错。差错有多有少，在正常情况下，它不应该超过规定的数值。　　收信者是指接受信息的终端设备，如安全防范系统中的扬声器、显示器等。 四、报警信息传输系统的可靠性和有效性 　　传输系统的质量最主要的是可靠性和有效性。所谓传输信号的可靠性是指在给定的信道内接收到信息的准确程度。而所谓传输信号的有效性就是指在给定的信道内能够传输更多的信息内容。在实际的通信系统内这两个要求经常是有矛盾的，亦即传输信号的有效性提高会影响到传输信号的可靠性下降，反之亦然。在处理这对矛盾时经常是用牺牲一方来换取另一方的办法来解决，因此必须根据具体情况而定。　　在报警信息传输系统中，传输的可靠性通常可用传输系统输出的信噪比来衡量，由于信道内存在噪声，因此接收到的波形实际上是信号和噪声的混合物。它们经过解调后，同时在传输系统的输出端出现。因此，噪声对模拟信号的影响可用信号功率与噪声功率之比(在同一点上)来衡量，这就是输出信噪比。显然，信噪比越高，传输质量就越好，信息内容的准确性也就越高。报警信息传输的有效性通常可用有效传输频带来衡量。当给定信道的容许传输带宽后，它被每路信号的有效传输带宽来除，就可确定信道容许同时传输的最大通路数目，这就称为多路频率复用。显然，频道复用的程度越高，则信号传输的有效性就越好。　　对于数字传输系统情况稍为复杂一些，由于数字传输系统内是传输离散的数字信号。因此传输有效性可用信号(或符号)传输速率来衡量。数字传输系统内的传输可靠性可用误码率来衡量，它代表接收到的数字信号出现错误的程度。在数字通信系统内误码率越低就说明数字信号传输的可靠性越高，因此通信质量越好。